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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Magnetventil nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs
1.
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Ein
herkömmliches
Magnetventil, insbesondere für
ein Hydraulikaggregat, welches beispielsweise in einem Antiblockiersystem
(ABS) oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR-System) oder einem
elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System)
eingesetzt wird, ist in 7 dargestellt.
Wie aus 7 ersichtlich
ist, umfasst das herkömmliche
stromlos offene Magnetventil 40 neben einer Magnetbaugruppe 5 mit
einer Abdeckscheibe 12 eine Ventilpatrone, welche eine
Kapsel 6, einen Ventileinsatz 1, einen Stößel 20,
eine Rückstellfeder 3 und
einen Anker 7 umfasst. Bei der Herstellung des Magnetventils 40 werden
die Kapsel 6 und der Ventileinsatz 1 der Ventilpatrone
durch Pressen aufeinander gefügt
und durch eine Dichtschweißung 8 wird die
Ventilpatrone hydraulisch gegenüber
der Atmosphäre
abgedichtet. Zusätzlich
nimmt der Ventileinsatz 1 die im hydraulischen System auftretenden Druckkräfte auf
und leitet diese über
einen Verstemmflansch 9 an einen nicht dargestellten Verstemmbereich
auf einem Fluidblock weiter. Zudem nimmt der Ventileinsatz 1 den
so genannten Ventilkörper 4 auf,
welcher einen Ventilsitz 10 umfasst, in welchen der Stößel 20 dichtend
eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 40 umzusetzen.
Wie weiter aus 7 ersichtlich
ist, werden der Stößel 20 und
die Rückstellfeder 3 im
Ventileinsatz 1 geführt, wobei
der Stößel 20 in
einer Stößelführung 11 geführt ist
und die Rückstellfeder 3 an
einem Ende auf dem Stößel 20 radial
geführt
und zentriert an einer Anlagefläche 21 anliegt
und am anderen Ende auf dem Ventilkörper 4 axial geführt aufliegt.
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8 zeigt ein herkömmliches
Ausführungsbeispiel
des Stößels 20.
Wie aus 8 ersichtlich
ist, umfasst der herkömmliche
Stößel 20 die
axiale Anlagefläche 21,
eine Federführung 22,
auf welche die Rückstellfeder 3 aufgesteckt
und im kurzen Bereich der Federführung 22 innen
radial geführt
wird, einen Stößelkonus 23 mit
einem Übergangsbereich 24 zwischen
der Federführung 22 und
einer Stößelkalotte 25,
welche dichtend in den Ventilsitz 10 eintaucht. Eine weitere
Fixierung bzw. Zentrierung der Rückstellfeder 3 an
ihrem Einbauort ist nicht vorgesehen. Der Strömungsweg des Fluids durch das
Magnetventil verläuft über die
Rückstellfeder 3,
so dass die Federkraft der Rückstellfeder 3 im
Bereich der Strömungskräfte wirkt,
welche aufgrund der Strömung auf
die Windungen der Rückstellfeder 3 wirken
können.
Liegt nun die Größenordnung
der Federkraft und die Größeordnung
der Steifigkeit der Rückstellfeder 3 im
Bereich der Kräfte
der auf die Federwindungen wirkenden Strömung, so kann es zu einer unerwünschten
Beeinflussung des Federverhaltens durch die Strömung kommen. So kann es beispielsweise zum
Abheben der Rückstellfeder 3 von
ihrer Auflage am Ventilkörper 4 kommen,
was mit einer entsprechenden (Kraft-)Wirkung auf den Ventilstößel 20 und einer
unerwünschter
Beeinflussung der Ventilfunktion verbunden sein kann. Des Weiteren
kann die ungeführte
Rückstellfeder 3 seitlich
ausgelenkt oder versetzt werden, so dass es zu Berührungen
und damit zu Reibkräften
zwischen dem Ventileinsatz 1 und dem Stößel 20 kommen kann.
Durch die erzeugten Reibkräfte
kann das Ventilverhalten negativ beeinflusst werden und der Stößel 20 kann
durch die evtl. gratbehafteten Federenden beschädigt werden.
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Vorteile
der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Magnetventil
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass Zentriermittel vorhanden sind, welche so am Stößel angeordnet sind,
dass die Rückstellfeder
von innen über
einen wesentlichen Teil ihrer Länge
zentriert und radial geführt
ist und dadurch stabilisiert ist. Dadurch kann in vorteilhafter
Weise verhindert werden, dass Strömungskräfte, welche auf die Windungen
der Rückstellfeder
wirken, zu einem seitlichen Ausbrechen der Rückstellfeder führen können, oder
die Rückstellfeder
von einer Auflage abheben können
bzw. die Windungen der Rückstellfeder
relativ zueinander in Bewegung bzw. in Schwingungen versetzen können. Insbesondere
wird durch die Zentriermittel ein nur axial an einem Ventilkörper anliegendes
Federende zentriert und stabilisiert, ohne die Montierbarkeit und Einstellbarkeit
des Magnetventils negativ zu beeinflussen.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch
angegebenen Magnetventils möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Zentriermittel als mindestens zwei von
der Federführung
des Stößels ausgehende
axial verlaufende Zentrierstege ausgeführt sind, welche den Umfang
der Federführung über einen
Stößelkonus
bis in einen Übergangsbereich
des Stößels verlängern. Durch die
mindestens zwei axialen Zentrierstege kann die Rückstellfeder in vorteilhafter
Weise über
eine längere
Strecke radial von innen geführt
werden, so dass die Rückstellfeder
nahezu über
die gesamte Länge
zentriert und stabilisiert wird. Zudem wird das Durchflussverhalten
der Ventilbaugruppe durch die Ausführung der Zentriermittel als
axiale Zentrierstege kaum beeinflusst. Die Abmessungen der mindestens
zwei axialen Zentrierstege sind in radialer Richtung an den Innendurchmesser
der Rückstellfeder
angepasst, so dass das nur axial am Ventilkörper anliegende Federende so
weit wie möglich
innen radial geführt
wird. Die mindestens zwei axialen Zentrierstege sind in vorteilhafter
Weise so ausgelegt, dass ein umlaufend wirkender Strömungskraftanteil
durch das Fluid nicht zu einer Rotationsbewegung des Stößels führt. Die Länge und
die Form der axialen Zentrierstege in Richtung einer Stößelkalotte
sind auf die Einsatzbedingungen abgestimmt und verhindern eine negative Beeinflussung
des Durchflussverhaltens der Ventilbaugruppe und ein Einhaken von
Federteilen bzw. von Federwindungen an den Zentrierstegen, wodurch
in vorteilhafter Weise eine gleich bleibende Federkraftwirkung auf
den Stößel und
ein kontrollierbares Ventilverhalten gewährleistet werden kann.
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In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils
laufen die mindestens zwei axial verlaufenden Zentrierstege an einem
Ende, welches der Stößelkalotte
zugewandt ist, beispielsweise nahezu rechtwinklig aus. Zusätzlich können die
nahezu rechtwinkligen Enden der mindestens zwei axial verlaufenden
Zentrierstege abgerundet ausgeführt
werden, wobei ein Radius der Abrundung von Eigenschaften der Rückstellfeder
abhängig
ist. Alternativ können
die mindestens zwei axial verlaufenden Zentrierstege dem der Stößelkalotte
zugewandten Ende flach unter einem vorgebbaren Winkel auslaufen.
Zusätzlich
können
die unter einem vorgebbaren Winkel flach auslaufenden Enden der
mindestens zwei axial verlaufenden Zentrierstege einen abgerundeten Übergang
aufweisen, dessen Radius von Eigenschaften der Rückstellfeder abhängig ist.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetventils umfasst der
Stößel vier
axial verlaufende Zentrierstege, welche vorzugsweise einen mittleren
Abstand von 90° zu
einander aufweisen.
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Alternativ
können
die Zentriermittel als verlängerte
Federführung
ausgeführt
werden, welche den Stößelkonus
und den Übergangsbereich
des Stößels verkürzt, wobei
der Stößelkonus
in Richtung der Stößelkalotte
verlagert wird und die Rückstellfeder
in vorteilhafter Weise von innen über den wesentlichen Teil ihrer
Länge zentriert
und radial geführt
ist.
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Zeichnung
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Vorteilhafte,
nachfolgend beschriebene Ausführungsformen
der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte,
herkömmliche
Ausführungsbeispiel
sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetventils,
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2 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Stößels für das erfindungsgemäße Magnetventil
gemäß 1,
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3 und 4 schematische
Schnittdarstellungen eines Details D aus 1,
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5 eine
schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Magnetventils,
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6 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Stößels für das erfindungsgemäße Magnetventil
gemäß 5,
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7 eine
schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Magnetventils, und
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8 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Stößels für das herkömmliche
Magnetventil gemäß 7.
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Beschreibung
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Magnetventil 30 neben
einer nicht dargestellten Magnetbaugruppe eine Ventilpatrone, welche
analog zum herkömmlichen
Magnetventil 40 gemäß 7 eine
Kapsel 6, einen Ventileinsatz 1, einen Stößel 2,
eine Rückstellfeder 3 und
einen Anker 7 umfasst. Bei der Herstellung des Magnetventils 30 werden
die Kapsel 6 und der Ventileinsatz 1 der Ventilpatrone
durch Pressen aufeinander gefügt
und durch eine Dichtschweißung 8 wird
die Ventilpatrone hydraulisch gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. Zusätzlich nimmt
der Ventileinsatz 1 die im hydraulischen System auftretenden
Druckkräfte
auf und leitet diese über
einen Verstemmflansch 9 an einen nicht dargestellten Verstemmbereich
auf einem Fluidblock weiter. Zudem nimmt der Ventileinsatz 1 den
so genannten Ventilkörper 4 auf,
welcher einen Ventilsitz 10 umfasst, in welchen der Stößel 2 dichtend
eintaucht, um die Dichtfunktion des Magnetventils 30 umzusetzen.
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, werden der
Stößel 2 über eine
Stößelführung 11 und die
Rückstellfeder 3 über Zentriermittel 2.6 am
Stößel 2 im
Ventileinsatz 1 geführt,
wobei die Rückstellfeder 3 im
Gegensatz zum herkömmlichen
Magnetventil 40 gemäß 7 nicht
nur einseitig über
eine relativ kurze Länge
einer Federführung 22 auf
dem Stößel 2 zentriert
ist, sondern durch die Zentriermittel 2.6 über die
nahezu gesamte Federlänge
radial geführt
und stabilisiert wird, so dass auch das andere Ende der Rückstellfeder 3 zentriert
und stabilisiert ist, welches auf dem Ventilkörper 4 aufliegt.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, umfasst der Stößel 2 für das erfindungsgemäße Magnetventil 30 gemäß 1 eine
Anlagefläche 2.1,
eine Federführung 2.2,
durch welche die aufgesteckte Rückstellfeder 3 über einen
kurzen Bereich innen radial geführt wird,
einen Stößelkonus 2.3,
einen Übergangsbereich 2.4,
eine Stößelkalotte 2.5,
welche dichtend in den Ventilsitz 10 eintaucht, und Zentriermittel 2.6.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Zentriermittel als vier von der Federführung 2.2 des Stößels 2 ausgehende
axial verlaufende Zentrierstege 2.6 ausgeführt, welche
einen mittleren Abstand von 90° zu
einander aufweisen. Die Abmessungen der axialen Zentrierstege 2.6 sind
in radialer Richtung an den Innendurchmesser der Rückstellfeder 3 angepasst, so
dass der Umfang der Federführung 2.2 über den Stößelkonus 2.3 bis
in den Übergangsbereich 2.4 des
Stößels 2 verlängert wird.
Dadurch wird die Rückstellfeder 3 von
innen über
einen wesentlichen Teil ihrer Länge
zentriert und radial geführt.
Durch die Zentriermittel 2.6 wird in vorteilhafter Weise
verhindert, dass es durch eine Fluidströmung im Magnetventil 30 zu
einer unerwünschten
Beeinflussung des Federverhaltens kommt. So können die Zentriermittel 2.6 beispielsweise
ein seitliches Ausbrechen der Rückstellfeder 3 und/oder
ein Abheben der Rückstellfeder 3 vom
Ventilkörper 4 und/oder
Relativbewegungen bzw. Schwingungen der Windungen der Rückstellfeder 3 verhindern.
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Die
axialen Zentrierstege 2.6 am Stößel 2 werden so ausgelegt,
dass ein umlaufend wirkender Strömungskraftanteil
durch das Fluid nicht zu einer Rotationsbewegung des Stößels 2 führt, um
den verschleißmindernden
Effekt der Erfindung zu erhalten. Die Länge der Zentriermittel 2.6 für die Rückstellfeder 3 in
Richtung Stößelkalotte 2.5 ist
auf die sonstigen Einsatzbedingungen abgestimmt. So sind die Zentrierstege 2.6 beispielsweise
nicht bis an die Stößelkalotte 2.5 herangezogen,
um das Durchflussverhalten der Ventilbaugruppe nicht zu beeinträchtigten. Zudem
wird der Auslauf der axial verlaufenden Zentrierstege 2.6 in
Richtung der Stößelkalotte 2.5 so ausgeführt und
an die Federeigenschaften angepasst, dass ein Einhaken von Federteilen
bzw. Federwindungen am Ende 2.7 der Zentrierstege 2.6 vermieden
werden kann.
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3 und 4 zeigen
verschiedene Ausführungsbeispiele
der axial verlaufenden Zentrierstege 2.6. 3 zeigt
Ausführungsformen
der Zentrierstege 2.6, welche am Ende 2.7 nahezu
rechtwinklig auslaufen. Das Ende 2.7 der Zentrierstege 2.6 gemäß Darstellung
A weist eine gerade Kante auf und das Ende 2.7 gemäß Darstellung
B ist abgerundet ausgeführt,
wobei ein Radius R der Abrundung von Eigenschaften der Rückstellfeder 3 abhängig ist,
beispielsweise von der Ausführung
der Windungen, wie Abmessungen, Abstand, Form usw.
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4 zeigt
Ausführungsformen
der Zentrierstege 2.6, welche am Ende 2.7 flach
unter einem vorgebbaren Winkel auslaufen. Das Ende 2.7 der
Zentrierstege 2.6 gemäß Darstellung
A weist eine Kante als Übergang
in den Auslauf des jeweiligen Zentrierstegs 2.6 auf und
das Ende 2.7 gemäß Darstellung
B weist eine abgerundete Kante als Übergang auf, wobei der Radius
R der Abrundung von den Eigenschaften der Rückstellfeder 3 abhängig ist.
Durch die Ausführungsformen
gemäß 4 kann
ein sanfter Übergang
realisiert werden.
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5 und 6 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Magnetventils 30'. Wie aus 5 ersichtlich
ist, umfasst das erfindungsgemäße Magnetventil 30' analog zum
Magnetventil 30 gemäß 1 eine
Kapsel 6, einen Ventileinsatz 1, einen Stößel 2', eine Rückstellfeder 3 und einen
Anker 7, wobei die Kapsel 6 und der Ventileinsatz 1 durch
Pressen aufeinander gefügt
und durch eine Dichtschweißung 8 hydraulisch
gegenüber
der Atmosphäre
abgedichtet sind. Zudem nimmt der Ventileinsatz 1 den Ventilkörper 4 auf,
welcher einen Ventilsitz 10 umfasst, in welchen der Stößel 2' dichtend eintaucht,
um die Dichtfunktion des Magnetventils 30' umzusetzen. Wie weiter aus 5 ersichtlich ist,
werden der Stößel 2' über eine
Stößelführung 11 und
die Rückstellfeder 3 über Zentriermittel 2.2' am Stößel 2' im Ventileinsatz 1 geführt, wobei
die Rückstellfeder 3 im
Gegensatz zum herkömmlichen
Magnetventil 40 gemäß 7 nicht
nur einseitig über eine
relativ kurze Länge
einer Federführung 22 auf dem
Stößel 2 zentriert
ist, sondern durch die als verlängerte
Federführung 2.2' ausgeführten Zentriermittel über die
nahezu gesamte Federlänge
radial geführt
und stabilisiert wird, so dass auch das andere Ende der Rückstellfeder 3 zentriert
und stabilisiert ist, welches auf dem Ventilkörper 4 aufliegt.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, umfasst der Stößel 2' für das erfindungsgemäße Magnetventil 30' gemäß 5 eine
Anlagefläche 2.1,
eine verlängerte Federführung 2.2', durch welche die
aufgesteckte Rückstellfeder 3 über einen
wesentlichen Teil ihrer Länge
innen radial geführt
wird, einen verkürzten Stößelkonus 2.3', einen verkürzten Übergangsbereich 2.4' und eine Stößelkalotte 2.5,
welche dichtend in den Ventilsitz 10 eintaucht. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Zentriermittel als verlängerte
Federführung 2.2' ausgeführt, welche
den Stößelkonus 2.3' und den Übergangsbereich 2.4' des Stößels 2' verkürzt, so
dass der Stößelkonus 2.3' in Richtung der
Stößelkalotte 2.5 verlagert
ist. Durch die verlängerte
Federführung 2.2' wird die Rückstellfeder 3 von
innen über
den wesentlichen Teil ihrer Länge zentriert
und radial geführt,
so dass in vorteilhafter Weise verhindert wird, dass es durch eine
Fluidströmung
im Magnetventil 30' zu
einer unerwünschten Beeinflussung
des Federverhaltens kommt. So kann die verlängerte Federführung 2.2' analog zu den axialen
Zentrierstegen 2.6 beispielsweise ein seitliches Ausbrechen
der Rückstellfeder 3 und/oder
ein Abheben der Rückstellfeder 3 vom
Ventilkörper 4 und/oder Relativbewegungen
bzw. Schwingungen der Windungen der Rückstellfeder 3 verhindern.
-
Die
Abmessung der verlängerten
Federführung 2.2' für die Rückstellfeder 3 ist
auf die Rückstellfeder 3 und
die sonstigen Einsatzbedingungen abgestimmt. So wird die verlängerte Federführung 2.2' nicht bis an die
Stößelkalotte 2.5 herangezogen,
um das Durchflussverhalten der Ventilbaugruppe nicht negativ zu
beeinflussen.